MongoDB部署模式

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单节点模式（Standalone）

副本集模式（Replica Set）

分片集群模式（Sharded Cluster）

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MongoDB有多种部署模式，可以根据业务需求选择适合的架构和部署方式。

单节点模式（Standalone）

单节点部署是单个MongoDB示例，也是最简单的部署方式，数据都存储在一个节点上，这种方式现在很少使用。

• 特点：
  • 适用于开发、测试或小型应用场景。
  • 无数据冗余，不具备高可用性。
  • 单节点故障会导致服务中断。
• 优点：
  • 易于设置和维护，资源消耗低。
• 适用场景：
  • 开发测试环境。
  • 对高可用性要求不高的应用。

副本集模式（Replica Set）

MongoDB 中的副本集是一组维护相同数据集的 mongod 进程。副本集提供冗余和高可用性，是所有生产部署的基础，副本集包含多个数据承载节点和一个可选的仲裁节点。在数据承载节点中，只有一个主节点，其他被为从节点。

主节点：主节点会接受所有的写入操作，副本集中只会有一个主节点

从节点：从节点存储也是一个完整的数据集，会复制主节点的oplog（oplog是主节点上的操作日志），并将这些操作应用于其数据集，以便从节点的数据集反映主节点的数据集状态。如果主节点不可用，则某个符合条件的从节点将进行选举，以将自己选举为新的主节点。

• 特点：
  • 一组MongoDB实例组成，提供数据冗余和高可用性。
  • 自动故障切换：主节点宕机后，剩余节点选举出新的主节点。
  • 数据一致性高（强一致性）。
• 优点：
  • 提供高可用性，保障数据安全。
  • 适用于生产环境。
• 缺点：
  • 需要额外的硬件资源。
  • 配置和维护比单节点稍复杂。
• 适用场景：
  • 需要高可用性和自动故障恢复的生产环境。

分片集群模式（Sharded Cluster）

副本集模式就是一个主从架构，虽然可以提升了高可用性，但是每个节点都需要存储全部数据，这种冗余的方式增加了资源的消耗。而分片集群可以提供更好的可用性。

分片：分片是一种跨多台机器分布数据的方法，mongo将数据分化为多个分片，每个分片保存的是数据的一部分，所有分片的数据叠加起来就是完整的数据。

分片集群：数据虽然被分配到多个分片节点上，但是每个分片也需要做冗余这样才能提高可用性，所有每个分片也会有多个副本集，就是一个副本集模式，有主分片和从分片数据。

MongoDB的分片集群由一下几个组件构成：

分片（shard）：分片是存储数据的位置，每个分片都包含分片数据的一个子集，每个分片都必须作为一个副本集进行部署。

路由服务器（mongos）：mongos 充当查询路由器，在客户端应用程序和分片集群之间提供接口，客户端访问分片集群是直接和mongos服务器连接而不会直接和具体的分片连接，mongos会将请求分配到具体的分片上进行操作，同时多个分片的结果也会聚合到mongos上进行处理。

配置服务器（config sderver）：配置服务器会存储集群的元数据和配置设置，配置服务器最主要的作用就是记录集群分片的情况，mongos进行路由的时候需要知道路由到哪个分片，而这就要依据config server的分片配置数据，配置服务器也是副本集模式部署。

• 特点：
  • 提供水平扩展能力，适合大规模数据和高并发应用。
  • 数据根据分片键分布在不同的分片中。
  • MongoDB 在分片集群中的分片之间分配读写工作负载，支持每个分片处理集群操作的子集。通过添加更多的分片，读写工作负载都可以在集群中横向扩展。
• 优点：
  • 支持大数据集和高吞吐量。
  • 可按需扩展存储和计算能力。
• 缺点：
  • 部署和维护复杂，要求分片键设计合理。
  • Config Server成为潜在的性能瓶颈。
• 适用场景：
  • 大型分布式系统。
  • 数据量超出单节点存储能力的场景。